(57)【要約】【課題】  ロスコンタミネーションを防止すると共に，空調排気からの回収効率が高く，しかも空調排気と外気との温度差が小さくなっても，空調排気からの熱回収を可能にする。【解決手段】  熱交換器１０内で空調排気ＥＡと水とが充填物１４の中で気液接触による熱交換が行われる。受容部１３とダクト２１内のプレコイル２２との間の往管２３には，温度センサ２５が設けられ，温度センサ２５からの温度信号が，予め定めた設定温度となるように，制御装置２７がインバータ２６を制御して，ポンプ２４による流量制御を行って，循環する熱媒としての水の温度を制御する。設定温度は，外気の温度に伴って修正される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調排気からの熱を回収して再利用するための方法であって，容器内で気液接触可能な熱交換器内で液体熱媒と空調排気とを直接接触させて熱交換し，前記液体熱媒はコイルと前記熱交換器との間を循環させ，前記コイルを介して前記液体熱媒と取入外気との間で熱交換し，
液体熱媒の温度が設定温度以下となるように，その循環量を制御することを特徴とする，空調排気からの熱回収方法。
【請求項２】
前記設定温度は，外気の温度に基づいて定めることを特徴とする，請求項１に記載の空調排気からの熱回収方法。
【請求項３】
空調排気からの熱を回収して再利用するためのシステムであって，
容器内で気液接触させて，気体−液体間で熱交換可能な熱交換器と，
前記容器内に向けて液体熱媒を散水する散水部と，散水された液体熱媒を受容する受容部と，
取入外気の流路に設置されたコイルと，
前記受容部と前記コイルとの間に形成された液体熱媒の往路と
前記コイルと前記散水部との間に形成された液体熱媒の還路と，
前記往路又は還路に設けられたポンプと，
前記往路又は還路に設けられた流量調節器と，
前記往路又は還路に設けられて，液体熱媒の温度を測定する温度センサと，
前記温度センサによって測定した液体熱媒の温度が，予め設定した温度となるように，前記流量調節器を制御する制御装置とを有することを特徴とする，
空調排気の熱回収システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，空調排気からの熱を回収する方法およびそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から空気調和における排気の熱を回収して，これを給気の際の熱源に再利用することが行われている。かかる場合，例えば回転式の蓄熱ロータを使用して，排気と給気とをロータを介して熱交換する方式が知られている。この方法は，顕熱と潜熱とを併せて回収できるので，回収効率が高いという長所があるものの，ロータを介して給気と排気とが直接接触するため，排気に含まれる有害ないし不快成分が給気に混じる現象（クロスコンタミネーション）が発生するという問題があった。
【０００３】
一方，排気ダクト，給気ダクトに各々コイルを設置し，両コイル間で熱媒を循環させることで，排気側の熱を回収してこれを前記熱媒によって給気側でコイルを介して再び熱交換して給気の熱源として再利用する方式もあるが，かかる方法はクロスコンタミネーションは防止できるものの，潜熱の回収が出来ず，回収効率が低いという問題があった。
【０００４】
さらに空調排気と，水などの液体熱媒体とを，当該液体熱媒体を散水した充填物を介して熱交換し，熱交換後の液体熱媒体を回収して，これを蓄熱槽に貯留して，ヒートポンプなどの空調用熱源として用いることが提案されている（特許文献１）。
【０００５】
ところで，そのように空調排気と，水などの液体熱媒体とを気液接触によって熱交換する場合，通常，空調排気の温度が一定であるため，例えば外気の温度が低下すると，空調排気と外気との温度差が小さくなり，熱回収量より，熱回収運転に要するエネルギーの方が大きくなるおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５６−１１３９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は，かかる点に鑑みてなされたものであり，クロスコンタミネーションを防止できると共に，空調排気からの回収効率が高く，しかも空調排気と外気との温度差が小さくなっても，熱回収が継続できる方法，及びそのシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するため，本発明の熱回収方法は，容器内で気液接触可能な熱交換器内で液体熱媒と空調排気とを直接接触させて熱交換し，前記液体熱媒はコイルと前記熱交換器との間を循環させ，前記コイルを介して前記液体熱媒と取入外気との間で熱交換し，液体熱媒の温度が設定温度となるように，その循環量を制御することを特徴としている。
【０００９】
空調排気の温度が一定の場合，コイルと前記熱交換器との間に循環させる液体熱媒の循環量を減少させることにより，十分に熱回収を行うことができる。例えば夏期においては，循環量を減少させて空調排気と気液接触させる際の液体熱媒の量を減らすことにより，液体熱媒の温度を低下させて，熱回収を継続させることができる。すなわち，本発明のように，液体熱媒の温度が設定温度となるように，その循環量を制御することによって，空調排気からの熱回収を継続させることが可能になる。
【００１０】
前記設定温度は，外気の温度に基づいて定める。例えば冷房運転において外気温度が２５℃の場合には，設定温度は１７．５℃，外気温度が３５℃の場合には，設定温度は２０℃，というように，外気の温度−５℃〜１５℃の間で，また暖房運転においては排気の湿球温度を設定温度として定めることが提案できる。
【００１１】
このような方法を実施するシステムとしては，容器内で気液接触させて，気体−液体間で熱交換可能な熱交換器と，前記容器内に向けて液体熱媒を散水する散水部と，散水された液体熱媒を受容する受容部と，取入外気の流路に設置されたコイルと，前記受容部と前記コイルとの間に形成された液体熱媒の往路と，前記コイルと前記散水部との間に形成された液体熱媒の還路と，前記往路又は還路に設けられたポンプと，前記往路又は還路に設けられた流量調節器と，前記往路又は還路に設けられて，液体熱媒の温度を測定する温度センサと，前記温度センサによって測定した液体熱媒の温度が，予め設定した設定温度となるように，前記流量調節器を制御する制御装置とを有するシステムが提案できる。
【００１２】
熱交換器は，例えば冷却塔のように開放型の容器内の上方に散水部を設置し，容器内の下方に，散水された液体熱媒を受容する受容部を有するものが例示できる。散水は，直接空調排気に対して行ってもよいが，充填物に散水して，この充填物を介して空調排気と気液接触させて熱交換するようにすれば，気液接触効率が向上し，熱交換率が向上する。液体熱媒としては，例えば水を使用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば，液体熱媒の循環量を，液体熱媒の温度に基づいて制御するようにしているので，外気の温度に応じて循環量を調節し，空調排気からの熱の回収を継続させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下，本発明の好ましい実施の形態についてい説明する。図１に示したように，熱交換器１０は，冷却塔のように，上部が開口した容器１１の中に，散水部１２を有し，容器１１内の下部が受容部１３を構成している。散水部１２の下方には，充填物１４が配置されている。
【００１５】
負荷側からの空調排気ＥＡは，容器１１の側面に接続された排気ダクト１５を介して，容器１１内の充填物１４の下方へと導入される。
【００１６】
一方給気ＳＡは，取入外気ＯＡを導入するダクト２１から，空調機（図示せず）に供給される構成である。本実施の形態では，このダクト２１内にプレコイル２２が配置されている。プレコイル２２は，夏期は，プレクーラとして機能し，冬期はプレヒータとして機能する。
【００１７】
プレコイル２２の入口側と，熱交換器１０の受容部１３との間には，液体熱媒として，例えば水を流通させるための往管２３が配管されている。この往管２３には，ポンプ２４が設けられている。また往管２３には，往管２３内を流れる液体熱媒の温度を測定する温度センサ２５が設けられている。ポンプ２４は，インバータ２６によって制御され，これによって往管２３内を流れる液体熱媒の流量が調節される。このインバータ２６の制御により，例えば図２に示したように，液体熱媒（水）の熱交換器１０の出口温度，すなわち往管２３を流れる液体熱媒（水）の温度を制御することができる。
【００１８】
そして温度センサ２５からの温度信号は，制御装置２７へと入力される。制御装置２７は，予め設定された設定温度と，温度センサ２５からの測定温度と比較し，往管２３を流れる液体熱媒の温度が当該設定温度となるように，インバータ２６の周波数を制御して，往管２３を流れる液体熱媒の流量を制御するようになっている。
【００１９】
制御装置２７における前記設定温度は，外気の温度に基づいて定められる。外気は，温度センサ２８によって制御装置２７へと出力され，制御装置２７では，予め指定されたプログラムに基づき，例えば図３に示したように，外気−１５℃〜７．５℃の温度を設定温度として，自動的に設定するようになっている。
【００２０】
プレコイル２２の出口側と熱交換器１０の散水部１２との間には，還管２９が配管されている。そして還管２９からの液体熱媒は，散水部１２から充填物１４へと散水される。このようにして，プレコイル２２と熱交換器１０との間に，往管２３，還管２９を介して液体熱媒が循環するようになっている。
【００２１】
本実施の形態にかかる熱回収システムは，以上のように構成されており，次のその運転例について説明する。
（夏期冷房運転時の例）
例えば空調排気ＥＡの風量が３４５００ｍ３／ｈ，乾球温度が２３℃，相対湿度５０％，単位熱量が１０．８３Ｋｃａｌ／ｋｇで，
取入外気ＯＡの風量が４２０００ｍ３／ｈ，乾球温度が３５℃，相対湿度６０％，単位熱量が２１．５３Ｋｃａｌ／ｋｇの場合，
液体熱媒として水を使用すると，
水量が８８２ｌ／ｍｉｎのとき，
往管２３内を流れる水の温度は２０．１℃，
還管２９内を流れる水の温度は２２．９℃となり，
給気ＳＡの乾球温度は２６．０℃，相対湿度９５％，単位熱量が１８．５６Ｋｃａｌ／ｋｇとなった。
【００２２】
したがってこの場合の回収熱量は，１．２×４２０００×（２１．５３−１８．５６）＝１４９６８８ｋｃａｌ／ｈ，
また回収効率は，（２１．５３−１８．５６）／（２１．５３−１０．８３）＝２７．８％である。
回収熱を回収せず製造した場合の消費電力は，成績係数を０．５とすると，１４９６８８ｋｃａｌ／ｈ÷８６０ｋｃａｌ／ｋＷ÷５．０＝３４．８ｋＷとなる。熱回収に消費した電力は２．９ｋＷで，その差３１．９ｋＷの消費電力を削減できる。
【００２３】
（冬期暖房運転時の例）
例えば空調排気ＥＡの風量が３４５００ｍ３／ｈ，乾球温度が２３℃，相対湿度５０％，単位熱量が１０．８３Ｋｃａｌ／ｋｇで，
取入外気ＯＡの風量が４２０００ｍ３／ｈ，乾球温度が５℃，相対湿度６０％，単位熱量が３．１３Ｋｃａｌ／ｋｇの場合，
液体熱媒として水を使用すると，
水量が７８０ｌ／ｍｉｎのとき，
往管２３内を流れる水の温度は１６．２℃，
還管２９内を流れる水の温度は１４．４℃となり，
給気ＳＡの乾球温度は１１．９℃，相対湿度３８．０％，単位熱量が４．８２Ｋｃａｌ／ｋｇとなった。
したがってこの場合の回収熱量は，８５１７６ｋｃａｌ／ｈ，また回収効率は，２１．９％である。
【００２４】
これを従来の空調排気ダクトと給気ダクトに各々コイルを設置して，両コイル間に水を循環させることで空調排気ＥＡの熱を回収する方式と比較すると，従来の方式では，夏期で７．４％，冬期で８．２％であった。したがって，本発明の方が夏期，冬期のいずれも従来よりはるかに回収効率が向上していることがわかる。
【００２５】
さらに本実施の形態においては，往管２３内を流れる液体熱媒の温度を温度センサ２３が逐次監視し，予め定めた設定温度になるように，制御装置２７がインバータ２６を制御し，しかも制御装置２７におけるその設定温度は，温度センサ２８が測定する外気の温度に基づいて定められているから，例えば，外気の温度が上がった場合には，設定温度もそれに伴って上げて，当該設定温度となるようにインバータ２６が制御され，往管２３内を流れる液体熱媒の温度を制御し，空調排気ＥＡからの熱回収を一定の範囲で回収できる。したがって，外気の温度が上昇，下降しても，常に一定の範囲で熱回収を行うことが可能になっている。
【００２６】
もちろん空調排気ＥＡと給気ＳＡとが直接接触することはないので，クロスコンタミネーションも防止されている。
【００２７】
なお上記実施の形態では，ポンプ２４，インバータ２６，温度センサ２５は各々往管２３側に設けたが，還管２９側に設けてもよい。
また前記実施の形態では，流量調節器はポンプに設けられたインバータ２６であったが，これに代えて図４に示したように，流量調節バルブ３１を，例えば往管か２３に設けてもよい。この場合には，制御装置２７は，予め設定された設定温度と，温度センサ２５からの測定温度と比較し，往管２３を流れる液体熱媒の温度が当該設定温度となるように，流量調節バルブ３１の開度を制御して，往管２３を流れる液体熱媒の流量を制御するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施の形態にかかる熱回収システムの構成例を示す説明図である。
【図２】液体熱媒の循環量と液体熱媒の熱交換器出口側温度との関係を示すグラフである。
【図３】外気温度に基づく設定温度の制御例を示すグラフである。
【図４】他の実施の形態にかかる熱回収システムの構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    熱交換器
１２    散水部
１３    受容部
２２    プレコイル
２３    往管
２５    温度センサ
２６    インバータ
２７    制御装置
２９    還管
ＥＡ    空調排気
ＯＡ    取入外気
ＳＡ    給気
【図１】
2005265329.tif 000003
【図２】
2005265329.tif 000004
【図３】
2005265329.tif 000005
【図４】
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